مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب)

F1891

داده‌های اسکنر میکروتوموگرافی از نمونه‌های ایمپلنت به تقلید 0/18 وارد تحقیق شد. (متریالیس ان‌وی، لووان، بلژیک). بعدها، با ایجاد تعریفی از محدوده هونسفیلد مختلف، از جمله ماسک ایمپلنت، بافت شاخ (از جمله استخوان کورتیک و استخوان تربوكولر) و مغز استخوان، سه ماسك ایجاد شد. پس از بازسازی، داده‌ها در 3 تحقیق ماتیک 0/10 (متریالیز ان‌وی، لووان، بلژیک) و سپس به مدل‌های عددی محدود (FE) با استفاده از عناصر چهار عاملی 4-گره تبدیل شدند. مدل‌های نهایی ایمپلنت بدون بارگذاری شامل532، 709؛ 1، 116، 651؛ 532، 709 عنصر در نمونه‌های آبی، نارنجی و قوام سیاه و سفید، به ترتیب (شکل 2). تجزیه و تحلیل FE سه بعدی با استفاده از بسته نرم افزاری MSC.Marc/Mentat 2010 (رتبه‌بندی، نرم افزار، سانتا آنا، سی‌ای، ایالات متحده آمریکا). انجام شد.
تمام مواد تصریح شده است که ایزوتروپیک و الاستیک خطی هستند. مدول یانگ بافت شاخ با استفاده از فرمول 20 محاسبه شد:

خواص مواد ایمپلنت (مواد ® روکستیل) و مغز استخوان که در این تجزیه و تحلیل مورد استفاده قرار گرفت، از فهرست (21) آمده است.
تماس اصطکاکی (ضریب اصطکاک ) بین بافت انبره و ایمپلنت برای مدل‌های IL تعریف شد. وضعیت استخوان‌سازی بین بافت شاخ شده و ایمپلنت برای مدل‌های غیربارگذاری (OS) شبیه سازی شد.
تمام مدل‌ها در تمام جهات در گره‌های جانبی و پایین بخش قهرمان محدود می‌شد. آنالوگ به رفتار بارگیری ایمپلنت در شاخ گوزن، نیروی عمودی 10 نیوتن، بر روی ایمپلنت اعمال شد. در مناطق حداکثر جابجایی، تنش‌ها و سويه‌ها، ده گره به صورت تصادفی انتخاب شدند و مقادیر آنها ثبت گردید. میانگین مقادیر ده گره به صورت میانگین ± انحراف معیار (SD) و مقايسه گرديد.

داده‌ها با استفاده از نرم افزار (شرکت آی‌بی‌ام، آرمونک، نیویورک، ایالات متحده آمریکا) مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. یک روش تحلیل واریانس با آزمون مقایسه SNK برای کشف تفاوت‌های جابجایی، استرس‌ها و سويه‌ها در نمونه‌های مختلف استخوان‌سازی استفاده شد. نمونه‌های مستقل از آزمون ‌ـ‌ تی برای تفاضل تفاوت‌های جابجایی، استرس‌ها و فشار بین دو نمونه IL استفاده شد. مقادیر بیومکانیک نمونه‌های OS و IL در یک حیوان با استفاده از آزمون دوتایی تی مقایسه شد. سطح معنی‌دار 05/0 انتخاب شد.
3. نتایج
1-3- تراکم استخوان و مدول یانگ از بافت شاخ
شاخ گوزن با آبی، نارنجی، زرد، قرمز و باند سیاه، به ترتیب، 2، 3، 4، 5، 6 هفته سریع بارگیری شد. همانطور که زمان بارگیری افزایش می‌یابد، تراکم استخوانی بافت شاخ شده در اطراف این گیاه به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد. پس از ریختن شاخ، تراکم استخوان، بافت در نمونه‌هایی با ایمپلنت‌های استخوان‌ساز (آبی: و نارنجی: و سیاه ) و بدون ایمپلنت (آبی: و نارنجی: و سیاه ) در محدوده مشابهی قرار داشتند. برای شاخ نارنجی، تراکم استخوان، بافت اطراف ایمپلنت OS بالاتر از آن در طول ایمپلنت IL بود.
3- نتایج FE
تفاوت حداکثر جابجایی ایمپلنت در سه مدل OS قابل توجه بود (جدول 3). بالاترین و کمترین مقادیر در نمونه‌های سیستم عصبی با ریشه‌های آبی (9/0 میکرومتر) و مدل‌های برهنه نارنجی (5/0 میکرومتر) مشاهده شد. حداکثر جابجایی ایمپلنت در مدلIL به طور معنی‌داری بیشتر از مدل OS مدل زرد نارنجی بود . برعکس، در مدل‌های سیاه در مدل OS نسبت به مدل IL معنی‌دار بود . استحکام در ایمپلنت در مدل‌های OS به طور قابل توجهی متفاوت بود (جدول 4)، و توزیع در گردن ایمپلنت متمرکز بود. بالاترین مقدار تنش در ایمپلنت در مدل OS 2/1 مگاپاسکال مشاهده شد و توزیع گسترده‌تر در مدل برهنه نارنجی یافت شد (شکل 3). اختلاف معنی‌داری بین مدل‌های OS وجود نداشت . هر دو مدل برای مدل‌های شاخ نارنجی و سیاه، حداکثر تنش‌های ایمپلنت در مدل‌های IL به طور معنی‌داری بیشتر از مدل‌های OS بود . توزیع مدل‌های IL بیشتر از مدل‌های OS بود. ایمپلنت در مدل‌های IL به طور معنی‌داری بیشتر از مدل‌های OS بود . توزیع مدل‌های IL بیشتر از مدل‌های OS بود.
فشار در بافت شاخ از 4/2 مگاپاسکال (3 هفته بعد از IL) تا 5/6 مگاپاسکال (5 هفته بعد از IL) در مدل IL افزایش یافت. تنش در بافت شاخ در مدل‌های OS بطور قابل توجهی متفاوت بود و توزیع به طور مشابه در بافت شاخ گردن ایمپلنت متمرکز بود (جدول 5، شکل 4). برای مدل‌های OS، بالاترین و کمترین مقدار تنش در بافت شاخ (3/1 مگاپاسکال) و مدل شاخ (0/1 مگاپاسکال) مشاهده شد. در هر دو مدل شاخ نارنجی و سیاه، حداکثر تنش در بافت شاخ در مدل‌های IL به طور معنی‌داری بیشتر از مدل‌های OS بود . حداکثر فشار در بافت‌های سالم از 9879 مگا بایت تا 363 میکرواسترین در طول زمان بهبودی برای مدل‌های IL کاهش می‌یابد. در میان مدل‌های OS، بالاترین مقدار سوسپانسیون در بافت شاخ در مدل OS (1888 میکرواسترین) است، به دنبال آن نارنجی (686 میکرواسترین) و مدل OS (525 میکرواسترین) تشخیص داده شد. مدل آبی OS همچنین نشان داد که بیشترین توزیع سویه‌ها در بافت شاخ است. تفاوت بین آنها معنی‌دار بود . برای مدل‌های نارنجی، سویه‌های حداکثر در بافت شاخ در مدل‌های IL به طور معنی‌داری بیشتر از مدل‌های OS بود . در مقابل، نتایج متضاد در مدل‌های سیاه (جدول 6، شکل 6) به دست آمد.
4. بحث
مطالعات نشان داد که بارگذاری ایمپلنت می‌تواند بلافاصله یا فوری پس از وارد شدن بدون اختلال در فرایند تکثیر زیست‌شناختی و همچنین برای تشکیل استخوان پری‌ایمپلنت سودمند باشد [23]. پاسخ مطلوب استخوان به ایمپلنت‌های بلافاصله یا فوری بارگذاری شده نه تنها با ثبات اولیه ایمپلنت و ویژگی‌های استخوان میزبان، بلکه با پارامترهای بارگذاری فردی و انتقال بار بهینه از طریق طراحی ایمپلنت مناسب و ویژگی‌های سطح تعیین می‌شود. ]24 و 25[. با هدف پیروی از ایمپلنت‌های IL، با توجه به رفتار مکانیکی استخوان تحت شرایط بارگذاری، از طریق مطالعات عددی و تجربی مناسب که برای بهینه‌سازی پایداری اولیه ایمپلنت‌ها می‌باشد و بخاطر موفقیت طولانی مدت آنها باید این دانش به‌کار گرفته شود.

شکل 4 توزیع فشار در بافت شاخ برای مدل IL و مدل OS. نارنجی IL (3-w): مدل شاخ نارنجی با ایمپلنت بلافاصله بارگذاری شده برای 3 هفته؛ LL (6-w): مدل شاخ سیاه با ایمپلنت بلافاصله بارگذاری شده برای 6 هفته؛ OS آبی: مدل شاخ با ایمپلنت بدون بارگذاری. نارنجی OS: مدل شاخ نارنجی با ایمپلنت بارگیری نشده سیستم OS سیاه و سفید: مدل شاخ سیاه با ایمپلنت بدون بارگذاری.

شکل 5 توزیع در بافت شاخ را برای مدل‌های IL و مدل OS تثبیت می‌کند. نارنجی IL (3-w): مدل شاخ نارنجی با ایمپلنت بلافاصله بارگذاری شده برای 3 هفته؛ LL (6-w): مدل شاخ سیاه با ایمپلنت بلافاصله بارگذاری شده برای 6 هفته؛ OS آبی: مدل شاخ با ایمپلنت بدون بارگذاری. نارنجی OS: مدل شاخ نارنجی با ایمپلنت بارگیری نشده OS سیاه و سفید: مدل شاخ سیاه با ایمپلنت بدون بارگذاری.

شکل 6 توزیع‌های سویه در بافت شاخ برای مدل‌های IL و مدل OS. نارنجی IL (3-w): مدل شاخ نارنجی با ایمپلنت بلافاصله بارگذاری شده برای 3 هفته؛ LL (6-w): مدل شاخ سیاه با ایمپلنت بلافاصله بارگذاری شده برای 6 هفته؛ OS آبی: مدل شاخ با ایمپلنت بدون بارگذاری. نارنجی OS: مدل شاخ نارنجی با ایمپلنت بارگیری نشده OS سیاه و سفید: مدل شاخ سیاه با ایمپلنت بدون بارگذاری.

در این مطالعه، بارگذاری کنترل شده بلافاصله بر روی ایمپلنت‌های وارد شده به شاخ گوزن سیکا قرار گرفت. در همان زمان، ایمپلنت بدون بارگذاری نیز به عنوان یک گروه کنترل مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که سنجش تراکم استخوان و مدول یانگ از بافت شاخ در اطراف ایمپلنت IL به طور قابل توجهی از زمان بارگیری افزایش یافته است. این بدان علت است که IL به خوبی کنترل می‌شود و استخوان‌سازی بافت را در استخوان پروتز ایمپلنت شتاب می‌دهد [5]. پس از ریختن شاخ، سنجش تراکم استخوان و مدول یانگ بافت باقی‌مانده در تمام نمونه‌ها، از جمله نمونه‌هایی با ایمپلنت و نمونه‌هایی بدون ایمپلنت، باقی می‌مانند. این مقادیر با نتایج مطالعه چِن و همکاران مطابقت داشت. [26] که کشف کرد که تراکم استخوان شاخ گوزن و و کل تراکم استخوان ریشه دندان بود. علاوه بر این، نتایج نشان داد که گیاهان وارد شده به شاخ گوزن ممکن است روند رشد و استخوانی شدن شاخ را مختل نکنند.
علاوه بر این، یک نتیجه بسیار جالب وجود داشت که در شاخ‌های سیاه، سنجش تراکم استخوان بافت اطراف ایمپلنت IL بسیار بالاتر از آن بود که در اطراف ایمپلنت OS بود. این نشان می‌دهد که تراکم بافت شاخ در اطراف گیاه وارد شده به شاخ در طول دوره بارگیری افزایش می‌یابد. با این وجود تراکم ممکن است بعد از کامل شدن ایمپلنت ادغامی، کاهش یابد، همانطور که در مطالعات قبلی نشان داده شده است [27، 28].
با مطالعات موجود و مربوط به تغییرات در تراکم استخوان در اطراف ایمپلنت‌های IL، به دلیل انتخاب نمونه‌های مختلف، روش‌های اندازه‌گیری و زمان‌های مشاهده شده نتایج مختلفی به دست می‌آید. لاهوری و همکاران [29] به صورت اورژانسی تغییرات در کیفیت استخوان پری‌ایمپلنت را برای پروتزهای متصل به ایمپلنت فک پایین با پیوست‌های توپ را با استفاده از پروتکل‌های بارگیری سریع و تأخیری ارزیابی کردند. آنها نتیجه گرفتند که تراکم استخوان به طور معنی‌داری برای هر دو گروه در هر فواصل زمانی (3، 6، 12 ماه) افزایش یافته و تراکم استخوان در گروه بارگیری تأخیری، بالاتر از مقادیر گروه بارگذاری فوری است. با این حال، حسن و همکاران [30] تغییرات در تراکم استخوان 20 ایمپلنت بلافاصله بارگذاری شده را با اندازه‌گیری مقادیر خاکستری توموگرافی پرتو مخروطی (CBCT) در دوره‌های مختلف پس از وارد کردن ایمپلنت و کاهش دادن مقادیر خاکستری نسبت به مقادیر مرجع پس از یک و شش ماه از وارد کردن ایمپلنت را در مناطق اپیکال، میانه و ناحیه گردن بررسی کردند.

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب)

F1881

نتایج و بحث
3.1تجزیه و تحلیل XRD
آزمون پراش اشعه ایکس (XRD) روش ناپایداری قوی است که برای تشخیص فاز ساختاری از ترکیبات مختلف استفاده می شود. بنابراین، XRD یک روش منحصر به فرد در تعیین بلورینگی ترکیب است. شکل 2 (الف) الگوهای XRD توصیف شده از نمونه های رسوب شده را نشان می دهد. ساختار بلوری همه لایه های رسوب شده ارتورومبیک SnS با JCPDS 039-0354 بود. همانطور که در این شکل مشخص شد، نمونه های I (0)، I (1)، I (2) و I (3) در طول نمونه های (021) و (111) و نمونه های I (4) و I (5) در طول (101) و (040) رشد کردند. بنابراین، جالب است که تغییر در جهت گیری ترجیحی لایه های نازک ایندیم-آلاییده رسوب شده Sn با توجه به افزایش غلظت ایندیم ناخالص ساز مشاهده شده بود. همچنین هیچ اثری از In، In2O3، و In2S3 یا سایر ناخالصی ها را نمی توان در تمام نمونه ها پیدا کرد. همانطور که در الگوی xRD مشاهده می شود، با افزایش غلظت ناخالص ساز ایندیم، پیک کمتر شدید و گسترده تر می شوند که نشان دهنده کاهش در نمونه های بلوری می باشد. از این رو، آن افزایش قابل توجهی در نقایص کریستالی و ناسازگاری به تاوجه به ایندیم-آلاییده را نشان می دهد.
برای بهتر بررسی اثر ایندیم-آلاییده روی خواص ساختاری SnS، نمودار I-2 θ برای (111) پیک پراش صفحه (شکل 2 (b)) از کلیه نمونه ها گرفته شده است. تغیر از (111) موقعیت پیک به θ 2 بالاتر به علت تغییر در شعاع یونی مؤثر بین Sn2 + (0.93 A) و In3 + (0.80 A) شناسایی شده است.
شبکه های ثابت برای SnS های خالص و لایه های نازک ایندیم-آلاییده SnS با استفاده از رابطه زیر حاصل می شود [30] که (hkl) شاخص های میلر برای صفحاتی با شدت بیشتر، یعنی صفحه های (040)، (021)، (111)، و dkkl مسافت بین مسطح است. جدول 1 پارامترهای شبکه محاسباتی و پارامترهای ساختاری را برای SnS خالص و نمونه های SnS ایندیم-آلاییده را خلاصه می کند. واضح است که جایگزینی In3 + برای Sn2 + در ساختار SnS منجر به کاهش حجم سلول واحد می شود. دلیل این پدیده، شعاع یونهای مؤثرتر In3 + است که با Sn2 + مقایسه می شود، که باعث کاهش در dkkl و در نتیجه حجم سلول واحد می شود.
جدول 1: برخی از ویژگی های ساختاری SnS خالص و نمونه های ایندیم-آلاییده SnS ناشی از الگوهای XRD می باشد.

اثر ایندیم آلاییده بر روی پارامترهای شبکه لایه های نازک SnS در شکل 3 نشان داده شده است. همانطور که در این شکل آشکار بود، پارامترهای شبکه لایه های نازک SnS به دلیل ایندیم آلاییده افزایش یافته است. این وقوع به وضوح نشان می دهد که ناخالصی ایندیم جایگزین آلاییده در شبکه SnS می شود.
با استفاده از میکروسکوپ نیروی اتمی (AFM)، بررسی های توپوگرافی نمونه های I (0)، I (1) و I (2) بیش از یک مساحت 6 μm × 6 μm انجام می شود. شکل 4 تصویر AFM از لایه های ذخیره شده را نمایش می دهد. شکل 4 نشان داد که افزایش در مقدار ناخالصی ایندیم در شبکه های SnS منجر به تغیر درریخت شناسی دانه مانند به صفحه های نازک رشد ستونی می شود. علاوه بر این، اندازه دانه از لایه های نازک SnS به دلیل ایندیم آلاییده ضعیف تر شد. بنابراين، تغيير در ریخت شناسی نانوساختارهاي SnS ایندیم آلاییده نشان مي دهد که ناخالصی ایندیم با موفقیت در شبکه SnS آلاییده شده است.
3.2 اندازه و فشار کریستالیت
در این بخش، از روش های مختلف برای اندازه گیری اندازه کریستالیت و فشار شبکه استفاده می شود. این روش ها عبارتند از روش شرر، W-H( شامل UDM، UDSM، UDEDM) و روش SSP می باشد.
با استفاده از الگوهای XRD، اندازه بلوری (D) از معادله شرر برآورد شده است .
که D، K، و λ اندازه کریستالی هستند، شکل وابسته ثابت برابر با 0.94 و طول موج اشعه ایکس تابش Cu-Kα 0.154 056) نانومتر) بود. همچنین، βhkl پیک عرض در نیمه حداکثر شدت (FWHM)، و θB زاویه براگ است. عرض زاويه براگ با ترکیب ابزاری و اثرات مستقل نمونه تشکیل مي شود
اثر ابزاری از افزایش پیک یک نمونه مرجع (سیلیکون) ارزیابی می شود.
معادله شرر را می توان با استفاده از βhkl اصلاح شده به شرح زیر تنظیم کرد.
اندازه کریستالیت (D) از شیب cos θ نسبت به 1 / βhkl با استفاده از معادله (5) تخمین زده می شود. در نتیجه، مقدار شیب kλ / مقدار اندازه کریستالیت را نشان می دهد. شکل 5 طرح های شرر از لایه های نازک ایندیم آلاییده SnS نانوساختار و غیرآلاییده را نشان می دهد. مشخص است که اندازه کریستالیت D از SnS با توجه به ایندیم-آلاییده کاهش می یابد. همچنين كاهش درD لایه های نازك غیرآلاییده SnS پس از ایندیم-آلاییده مي تواند به دليل تغيير در شعاع يوني Sn2 + و In3 +. موثر باشد. بنابراین کیفیت کریستال SnS غیرآلاییده پس از ایندیم-آلاییده کاهش می یابد که می تواند به ناسازگاری شبکۀ ایجاد شده نسبت داده شود.
3.2.2 شیوه های W-H
طرح ویلیامسون-هول (W-H) و اندازه فشار (SSP) دو روش برای برآورد D و فشار شبکه می باشد. در این مقاله، سه مدل از روش W-H شامل UDM، UDSM، وUDEDM برای برآورد پارامترهای ساختاری استفاده می شود. مدل UDM برای بررسی فشار یکنواخت در شبکه های بلوری پیشنهاد شد. در این روش، فرمول W-H بر اندازه اثر گسترده و تاثیرگسترش فشار متکی است. اثر اندازه گسترده با فرمول (βDS) (دبی-شرر معادله (3) توصیف می شود، در حالی که اصطلاح گسترش فشار از نقص و تحریف در شبکه های کریستال (معادله (6)) شروع می شود.

هیدروژل چیتین تقویت شده با نانوذرات TiO2 به عنوان یک جاذب آرسنیک

Chitin hydrogel reinforced with TiO2 nanoparticles as an arsenic sorbent

Abstract

In this work chitin hydrogels were reinforced with TiO2 nanoparticles acting as fillers. The mechanical and physicochemical characteristics of these hydrogels were studied by oscillatory rheology, infrared spectroscopy (FTIR), Scanning Electron Microscopy (SEM) and Small Angle X-ray Spectroscopy (SAXS). Adsorption showed to be higher at pHs below the TiO2 point of zero charge (pH ≈ 6.9). The equilibrium was achieved within 4 h following an Elovich kinetic model. The equilibrium assay showed a maximum capacity of 3.1 mg/g with better fitting for the Langmuir model. Moreover, the homogeneity/heterogeneity parameters of the Sips, Toth and Redlich–Peterson models were close to a value of 1, indicating a homogeneous sorbent/sorbate interaction. Typical natural water ions competed with As(V) for the sorption sites, being sulfate the most relevant interference. This interference was also evidenced in As(V) adsorption from natural water samples where the sorption capacity varied depending the anion composition of the sample. The reutilization of the hybrid gel was assessed up to five adsorption cycles.

1 Introduction

Arsenic presence in natural waters is a matter of concern in vast areas of Argentina, Chile, China, India, Bangladesh, among others countries. Arsenic water contamination is usually associated with non-urban zones where fast, easy application and low-cost answers are needed. With this aim several techniques have been studied, such as coagulation-coprecipitation, photocatalytic reduction, photocatalytic oxidation and adsorption using different materials [1–3].

Among As adsorbents, TiO2 has been studied in different formats and sizes, from nanoparticles to micrometric range granular particles [4–6]. It is a non-toxic compound used in pharmaceutic, cosmetic and biomedical products due to its biocompatibility [7]. However, the use of powdered TiO2 in aqueous media requires laborious separation to prevent the leakage of the particles [1,8]. In this aspect, the development of hybrid materials represents a novel strategy for the mechanical reinforcement and chemical stability of the sorbent and the prevention of the particle leakage. Examples of these hybrids are polyurethane–keratin membranes, Chitin–Kraft lignin, chitosan–sulfydryl bearing graphene oxide, sil ica–alginate–xanthan gum, etc [9–12].

In the last years, chitin based hybrids have enhanced their applicability as biomaterials thanks to novel manipulation techniques which have overcome the polysaccharide low solubility [13,14]. Chitin is a cheap polysaccharide that can be extracted from shrimp, crab shell, fungi, as well as other invertebrates such as marine sponges [15,16]. Being a waste material from food industry it is a low-cost biopolymer which is also biocompatible, biodegradable and non-toxic [7]. Although less expensive and chemically more stable in comparison with its derivative chitosan, literature still shows few approaches dedicated to pure chitin derived hydrogel materials. Most of these studies use the potentially toxic crosslinker epichlorohydrin for the obtaining of reinforced materials, such as chitin/poly(vinyl alcohol) or chitin/clay nanotubes [17,18]. Other approaches achieve the material final structure either by lyophilization or by reinforcement with high loads of graphene oxide [19–21].

The aim of this work was to combine two low-cost, non-toxic and biocompatible compounds for the obtaining of a chemically and mechanically stable arsenic adsorbent. Herein, a chitin hydrogel reinforced with TiO2 nanoparticles was developed for As(V) adsorption. Chitin and TiO2 nanoparticles were chosen based in their lower cost in comparison with other polysaccharides and metal nanoparticles and the latter’s high surface area and arsenic sorption capacity. The nanostructure of the composites was characterized using different spectroscopic techniques and the degree of reinforcement was assessed by a rheological analysis. The As (V) adsorption performance was evaluated by means of the influence of media pH, interaction time, sorption capacity, competing ions and reutilization. The sorption capacity was also assessed against natural water samples containing natural arsenic or spiked with known concentrations.

نانوذرات ZnO به دست آمده با استفاده از لیزر پالسی و ترکیب آنها با پارچه نخی: آماده سازی و مطالعه فعالیت های ضد باکتریایی

ZnO nanoparticles obtained by pulsed laser ablation and their composite with cotton fabric: Preparation and study of antibacterial activity

Abstract

A simple deposition method was used to prepare a ZnO/cotton fabric composite from water and ethanol dispersions of ZnO nanoparticles obtained by the pulsed laser ablation method. The structure and composition of the nanoparticles from dispersions and as-prepared composites were studied using electron microscopy, X-ray diffraction, and spectroscopy. The nanoparticles and composite obtained exhibited antibacterial activity to three different pathogenic microorganisms—Escherichia coli, Staphylococcus aureus, and Bacillus subtilis. An attempt to understand a mechanism of bactericidal effect of ZnO nanoparticles was made. It was shown that zinc ions and hydrogen peroxide were not responsible for antibacterial activity of the particles and the composite, and surface properties of nanoparticles played an important role in antibacterial activity of zinc oxide. The proposed composite is a promising material for use as an antibacterial bandage.

1 Introduction

Semiconductor nanosized particles are widely used in different fields such as optoelectronics, catalysis, and sensorics. One of such materials is a wide-gap semiconductor (band gap of 3.37 eV), zinc oxide [1]. One more prospective application of ZnO is in biomedicine. Among antimicrobial agents, inorganic so-called “nanoantibiotics” [2] have attracted more and more attention. They exhibit great stability, high activity at low concentrations, and long shelf-life [3–5]. Zinc oxide is known as one of the most promising inorganic antibacterial agents. ZnO was found to demonstrate strong antibacterial and antifungal activity [6–10]. It was also shown [11] that after contact with ZnO slurry the sensitivity of Escherichia coli to some organic antibiotics increased. In addition, ZnO nanoparticles are active at pH values from 7 to 8 [12], which is suitable for use in water for washing and drinking. But despite the abundance of research in this area, the mechanism of antibacterial action of the zinc oxide is still not completely investigated [5,9,11]. ZnO nanoparticles can be used for disinfection purposes not only in the form of dispersions but also as a component of different materials, for example as filler for polymer film or as a coating [13]. Different materials covered with ZnO have been reported, including polymers [14], nano-fiber [15], silk [16], wool fibers [17], and cotton fabric [18–22]. It seems that antibacterial bandages based on different materials covered with ZnO nanoparticles have a great potential for hygienic and medical applications. Cotton fabric has many advantages in this area, such as natural composition, hypoallergenicity, and accessibility, and also it is an air penetrable material. Thus, this material is a very attractive as a basis for bandages containing ZnO.

The method that is the most frequently used for obtaining ZnO/cotton fabric composites is in situ synthesis of zinc oxide on the surface of the fabric. Zinc nitrate [18,20,23], zinc acetate [24], and zinc sulfate [21] are usually used as the source of zinc. Moreover,there is research in which pre-prepared ZnO was deposited on the cotton fabric from its dispersions using a pad-dry cure method [19,23] or layer-by-layer deposition [22]. In our opinion, using preprepared nanoparticle dispersions for obtaining ZnO/cotton fabric composites is more attractive from the practical point of view, since it does not require as precise control of the conditions as in situ methods require.

مروری بر بیماری هیداتید در کودکان ایرانی

Overview of Hydatid Disease in Iranian Children

Abstract

Background: Hydatid disease (HD) is still an important health hazard in the world. This disease is a parasitic infestation endemic in many sheep- and cattle-raising areas such as Iran. Objectives: This study aimed to review the clinical manifestations, laboratory aspects, imaging findings, and management of HD. Patients and Methods: Data were collected from the medical records of patients diagnosed with HD in eight referral hospitals in different provinces of Iran from 2001 to 2014. Results: Overall, 161 children at a mean age of 9.25 ± 3.37 years (age range = 1 – 15 years old) hospitalized with a definite diagnosis of the hydatid cyst between 2001 and 2014 were studied. The male-to-female ratio was 1.6:1. The most commonly involved organ was the lung (67.1%), followed by the liver (44.1%) and a combined liver and lung involvement was found in 15.5% of the patients. The cysts were found more frequently in the right lobe of the liver and lung than in the left lobe. The most frequent complaints were fever (35.4%) and abdominal pain (31.7%), and the most frequent sign was an abdominal mass in the liver involvement and cough in the lung involvement. There was a high eosinophil count (> 500/micL) in 41% of our cases. A high erythrocyte sedimentation rate (> 30) or positive C-reactive protein (based on the qualitative method) was found in 18.6% of the patients and leukocytosis > 15000/micL in 29.2% of the children. Ultrasonography was the main imaging test, with an accuracy rate of 96%, and chest X-ray was helpful in 88.6% of the cases. Surgery was performed in 89% of the patients, and selective patients underwent percutaneous aspiration-injection-reaspiration drainage or medical treatment. Conclusions: The lung was the most commonly involved organ in the children recruited in the present study. Given the high probability of multiple organ involvement, we recommend that patients with HD be assessed via ultrasonography and chest X-ray. In endemic regions, unexplained eosinophilia should be considered as a parasitic disease like HD and its complications.

1- Background

Hydatid disease (HD), also known as hydatidosis, is still a global problem in highly endemic areas such as Iran (1, 2). The hydatid cyst is the larval stage of Echinococcus granulosus, which is hosted by dogs and other canines (3, 4). Humans are intermediate hosts by eating the tapeworm eggs (5). According to recent estimations, echinococcosis is responsible for about 1 – 220/10000 infections in the common areas (2, 6, 7). HD is commonly asymptomatic, and often the cysts are detected incidentally (8). In other cases, the symptoms vary largely and are non-specific, depending on the location, size, rupture, and infection of the cysts (9). The liver and lung are the most commonly involved organs in humans; and in children, the lung is more frequently infected (10-14). An elevated eosinophil count in a patient from an endemic region accompanied by non-specific symptoms such as abdominal pain, abdominal mass, and cough, is suggestive of HD (15). The diagnosis is usually made via imaging modalities (i.e. ultrasonography and chest Xray) and confirmed by pathology (16). Surgery is the chief therapeutic method for the management of HD, although currently percutaneous aspiration-injection-reaspiration drainage is regarded as a first choice in many cases (9, 14). The present study was performed to evaluate the epidemiological aspects, clinical presentations, paraclinical findings, and management of HD in Iranian children.

2- Objectives

We sought to review the clinical manifestations, laboratory aspects, imaging findings, and management of HD.

3- Patients and Methods

In this retrospective study, we investigated the medical records of 161 patients (1 – 15 years old) with a definite diagnosis of HD admitted to eight major referral hospitals of Iran during a 13-year period (2001 – 2013). Data were collected on sex, age, clinical manifestations, anatomical location of the cysts, size and number of the cysts, laboratory tests, and therapeutic management. Statistical analysis was carried out using statistical package for the social sciences (SPSS) version 18.

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) 

2.2.4. سیالیت سیمان
زاویه گذار پودر با استفاده از روش تزریق در FT-1048 با استفاده از استاندارد چینی GB11986-89 اندازه گیری شد. 2 هزار کیلوگرم سیمان توزین شد و سپس به وسیله یک قیف به صورت مخروطی روی میز آزمایش قرار داده شد. شعاع (R) و ارتفاع (H) مخروط اندازه گیری شد. در نهایت زاویه گذار (α) با توجه به معادله (1) محاسبه گردید.

2.2.5. BFE،SE ، تراکم پذیری و تراوایی هوای سیمان
BFE،SE و مقدار افت فشار هوا در پودر آسیاب شده در تنش نرمال مین با استفاده از یک آنالیزگر چند منظور پودر در FT-4 اندازه گیری شد(فریمن تکنولوژی). تراکم پذیری با توجه به معادله (2) که در آن P0 دانسیته در فشار 0 کیلوپاسکال و Pp دانسیته در تنش نرمال مشخص می باشد. محاسبه شد.

2.2.6. پراش سنجی اشعه x پودر
ترکیب فاز با استفاده از پرش سنج rigaku Smartlab 3000A با پرتو دهی cukα (λ=0.154nm) ارزیابی گردید. تیوب اشعه x در 35kv و 30mA عمل می کرد. آرایش نوری شامل یک شکاف انشعاب ثابت (1/2°) و یک آشکار ساز D/tex بود. اندازه گیری ها با استفاده از هندسه بازتابی ϴ-ϴ ارائه گردید. داده در 10° تا 70 ° در مد پیوسته جمع آوری گردید.

2.2.7. اسکتروسکوپی انتقال مادون قرمز فوریه
اسپکروسکوپی انتقال مادون قرمز فوریه (FT-TR) نیز برای آنالیز ترکیب فازی با مطالعه ارزش های ملکولی سیمان مورد استفاده قرار گرفت. طیف FT-TR در یک اسپکترومتر علوم حرارتی نیکول IS5 در گستره 400 تا 4000cm-1 ضبط گردید. KBr به عنوان مرجع استفاده شد. نسبت KBr به سیمان 1:50 بود. سیمان و KBr با یکدیگر مخلوط شد و سپس قبل از اندازه گیری از درون یک ساچمه فلزی عبور داده شد.

2.2.8. ویژگی های فیزیکی
زمان تنظیم و یکنواختی نرمال خمیر سیمان با توجه به استاندارد چینی GB/T1346 با استفاده از یک ماشین vicat تعیین گردید. خمیر سیمان از سیمان و اب تهیه شد نسبت آب به سیمان برابر 0.5 بود.

2.2.9. ویژگی های مکانیکی
مقاومت فشاری و خمشی ملات ها بر اساس استاندارد چینی GB/T17671-1999 اندازه گیری شد. ملات ها با ماسه، سیمان و آب استاندارد چینی تهیه شد. نسبت وزن پودر سیمان/ ماسه/ آب 1:3.0:0.5 استفاده شد.

3. بحث و نتیجه گیری
3.1. تاثیر آلکانول آمین های جدید بر نرمی سیمان
بقایای غربالگری (45Mm) برای سیمان با بدون آلکانول آمین های آسیاب شده به مدت 15،20،25،30و35 دقیقه در شکل 2 نشان داده شده است. بقایای غربالگری در همه نمونه ها با گذشت زمان کاهش می یابد. الکانول آمین های جدید (DEIPA,EDIPA,THEED) به ویژه DEIPA و EDIPA بقایای غربال را برای سیمان تحت شرایط یکسان آسیاب کاهش داد. با افزایش آلکانول آمین های DEIPA و EDIPA در همان زمان آسیاب یکسان، بقایای غربالگری کاهش یافت. THEED در مقایسه با EDIPA و DEIPa تاثیر کمتری بر بقایای غربالگری داشت. تفاوت های بقایای غربالگری بین سیمان خام و سیمان دارای DEIP با افزایش زمان آسیاب افزایش یافت EDIPA در درجات بالاتر تاثیر بیشتری بر فرایند سایش داشت. در مقایسه با TEA ، اثرات THEED بر باقی مانده غربالگری در زمان طولانی تر بسیار کمتر از است.
مساحت سطح ویژه نیز برای شناسایی نرمی سیمان استفاده شد. مساحت سطوح ویژه برای سیمان های با و بدون 0.015%آلکانول آمین در شکل 3 نشان داده شده است. مساحت سطح ویژه برای سیمان حاوی DEIPA و EDIPA کمتر بود در حالیکه برای سیمان حاوی THEED در مقایسه با سیمان شاهد در زمان آسیاب مشخص بیشتر بود.
در مرحله ابتدایی آسیاب، ذرات شکسته می شوند و ترک های جدید، مکان های فعال و بازهای الکترواستاتیک جدید روی سطح تحت نیروی مکانیکی ایجاد می شود و منجر به شکاف های جدید و اجتماع ذرات نرم به علت بارهای الکتریکی، نرم می شود. DEIPA و EDIPA تری آلکانول آمین هایی با ساختار مشابه TEA هستند[14] (شکل 1 را ببینید). DEIPA و EDIPA روی سطح شکاف ها جذب می شود و مکان های فعال را می پوشاند و تنش خارجی مورد نیاز رشد شکاف ها را کاهش می دهد و از تجمع ذرات در مرحله ابتدایی آسیاب جلوگیری می کند. از طرف دیگر DEIPA و با کاهش بارهای الکترواستاتیک در مراحل بعدی از تجمع مجدد ذرات ریز جلوگیری می کند. THEED یک آلکانول آمین با مشخصات ساختاری خاص دو آمین است. دو اتم نیتروژن در دو انتهای ملکول، روی سطوح دو ذره جذب می شود. ابعاد فضایی THEED بسیار کمتر از محدوده اندازه پودری است. در نتیجه اثرات آسیاب THEED در مقایسه با DEIPA و EDIPA بسیار کمتر است.

3.2. توزیع اندازه ذرات
منحنی های توزیع اندازه ذره برای سیمان با و بدون 0.051% الکانول آمین آسیاب شده به مدت 25 دقیقه در شکل 4 نشان داده شده است. توزیع اندازه ذره به طور عام برای همه نمونه ها از توزیع نرمال پیروی می کند. منحنی های توزیع اندازه ذره برای سیمان با آلکانول آمین ها پوشانی بسیاری دارد اما با منحنی سیمان خالص هم پوشانی ندادر. حجم ذرات با اندازه 1 تا 5 Mm برای سیمان خالص در مقابسه با سایر نمونه ها بیشتر است. با این وجود بقایای غربال (45Mm) و مساحت سطح ویژه برای سیمان حاوی DEIPA و EDIPA در مقایسه با سیمان خالص کمتر است. این نتیجه را می توان به تجمع ذرات ریز به علت بارهای الکترواستاتیکی نسبت داد.

3.3. سیالیت و آسیاب سیمان
زاویه گذار در ابتدا تشخیص جریان پذیری پودرها به کار می رود. یک پودر با زاویه گذار کوچکتر جریان پذیری بیشتری دارد. شکل 5 زوایای گذار سیمان با بدون آلکانول آمین ها را برای آسیاب به مدت 25 دقیقه نشان می دهند. DEIPA ،EDIPA و TEA و TIDA به طور چشمگیری زوایای گذار پودر را کاهش می دهد . زوایای گذار با افزایش آلکانول آمین، زاویه گذار برای سیمان با DEIPA کمتر از زاویه گذار سایر نمونه ها است.
BFE برای حرکت پودر پیش آماده شده با یک جریان ثابت ضروری است و نیز پارامتر مهمی برای شناسایی تغییرات قابلیت جریان است. یک پودر با BFE کمتر، قابلیت جریان بیشتری برای انتقال پنوماتیک دارد و منجر به فشرده شدن پودر سیمان می گردد. آلکانول آمین های جدید مثل DEIPA و EDIPA موجب کاهش چشمگیر BFE حتی زمانیکه مقدار آن ها 0.015% باشد، می شود در حالیکه THEED اثر کمتری دارد( در جدول 2 نشان داده شده است). BFE سیمان حاوی DEIPA و EDIPA به ترتیب 26% و 16% در مقایسه با سیمان خالص کاهش یافت و این امر نشان میدهد که افزودن EDIPA و DEIPA برای انتقال پنوماتیک و فشرده سازی سیمان مناسب است.

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) (ترجمه به صورت ناقص انجام شده است)

به منظور بررسی تغییرات سطح مقطع ساختار و ترکیب فیلم های حرارت دهی شده، سطح مقطع عای TEM، خطوط اسکن EDS و پروفایل های عمق کندوپاش XPS به ترتیب در شکل های 2a، b و c نشان داده شده است. در تصویر 2a از راست به چپ SiO2 اکسید شده روی Si، فیلم ZCAN حرارت دهی شده به مدت 60 دقیقه در 300 درجه و لایه های نامنظم کربنی که برای جلوگیری از آسیب نمونه در حین فرایند FIB استفاده می شود نشان داده شده است. همان طور که در شکل 2a نشان داده شده فیلم ZCAN فاقد نواحی بلوری است و این نشان می دهد که فیلم پس از حرارت دهی 300 درجه در هوا، غیربلوری باقی می‌ماند. به نظر می‌رسد فیلم دارای یک لایه سطح یکنواخت با دانسیته الکترونی پایین و ضخامت 20 نانومتر است. درجه هایی از زبری سطح که منجر به تغییر ضخامت می گردد مشاهده شده است (شکل 1c). یک خط اسکن EDS از شکل 2a در شکل 2b نشان داده شده است. این خط اسکن که لایه سطحی دیده شده را تایید می کند می تواند به تشکیل اکسید نسبت داده شود. در لایه سطحی اکسید نیز غلظت Zr و Al افزایش و غلظت Cu و Ni کاهش می یابد که به تغییر مشاهده شده در شکل 1d مربوط می شود. این نتایج دلالت بر این موضوع دارد که لایه ای حاوی اکسیدهای Zr و Al در حین حرارت دهی برروی سطح فیلم ایجاد می شود. افزایش اکسیدهای Zr و Al بعد از حرارت دهی در 300 درجه، مطالعات قبلی اکسیداسیون ZCAN BMG را تایید می کند اما فقدان اکسید Cu روی سطح با برخی از مطالعات قبلی تطابق دارد [17] و با برخی مغایرت دارد [18]. به علاوه در نزدیکی فصل مشترک لایه اکسید و فیلم ZCAN به ترتیب در عمق 23 و 30 نانومتر دو ناحیه غنی از Cu و Vi دیده می شود. یک پروفایل عمق XPS از همان نمونه نیز در شکل 2c نشان داده شده و روند مشابهی از نظر ترکیب و ضخامت فیلم دارد.
یک لایه نازک روشن تر که در تصویر BFTEM (شکل2a) در فصل مشترکSiO2 دیده می شود و سیگنال انتهاییZr در فصل مشترک SiO2 نشان دهنده این است که یک لایه اکسید در فصل مشترک بین فیلم ZCAN و لایه SiO2 تشکیل می شود که با گزارشات قبلی تطبیق دارد [13].
برای دستیابی به چشم اندازه درمورد تغییراتی که در حین فرایند حرارت دهی رخ می دهد پروفایل های عمق کندوپاش XPS حالت شیمیایی در شکل 3 برای نمونه های لایه نشانی شده و نمونه های حرارت دهی شده در بازه های مختلف نشان داده شده است. مشاهده شده که (شکل 3a) فیلم، دارای توزیع نسبتا یکنواختی از فلزات است و محتوی Zr و Ni آن به آرامی افزایش و در مقابل Cu و Ni در همان مناطق کاهش می یابد [19]. مقدار کمی اکسیژن، که در طول لایه نشانی پیوند می دهد، در طول ضخامت فیلم دیده می شود. ترکیب اتمی توده فیلم ها با استفاده از مقدار غلظت متوسط در منطقه تخمین زده شد. ترکیب اتمی فیلم حدود 47 at% Zr، 32 at% Cu، 5 at% Al، 11 at% Ni و 5 at% O است. نمونه های قبلی که در شرایط مشابه لایه نشانی شدند تطابق بهتری با ترکیب هدف داشتند و این امر نشان می دهد کندوپاش حرفه ای ممکن است منجر به کاهش محتوی Al شود [8]. تخمین زده شده غلظت اکسیژن در فیلم 5 at% است در صورتی که بعد از حرارت دهی در 300 درجه به مدت 5 دقیقه (شکل 3b) سیگنال اکسیژن در ضخامت فیلم تا 2 at% کاهش یافت. این داده ها نشان می دهد اکسیژن پیوندی در طی مراحل ابتدایی حرارت دهی از داخل فیلم نفوذ می‌کند. تغییرات اندک محتوی اکسیژن (1.6+0.6 at%) در فیلم نازک ZCAN با حرارت دهی اضافی از 15 تا 120 دقیقه مشاهده گردید.
علاوه بر نفوذ اکسیژن از توده فیلم، در فصل مشترک لایه اکسید و فیلم فلزی ZCAN جدایی Cu و Ni نیز اتفاق می افتد که منجر به ایجاد مناطق غنی از Cu و Ni می گردد. این موضوع در پروفایل های عمق کندوپاش XPS حرارت دهی 60 دقیقه ای (شکل2) نیز دیده می شود. نفوذ فلز Ni و Cu در مرز اکسید نیز در حین اکسیداسیون ZCAN BMG مشاهده شد [20]. در مطالعه فعلی، پدیده مشابهی مشاهده گردید اما هندسه فیلم نازک منجر به غنی شدن این گونه ها در فصل مشترک اکسید می شود. این روند با افزایش زمان حرارت دهی افزایش می یابد (شکل 3c-f) و تا جایی که مناطق غنی از Cu و Ni در طول رشد سطح لایه اکسید Zr و Al از هم جدا می شود. این فرایند در شکل4 خلاصه شده است. همان طور که در شکل 4a دیده می شود ماکسیمم غلظت Cu از 5 تا 15 دقیقه از مقدار 38 تا 3/54 افزایش می یابد و با افزایش زمان حرارت دهی تغییرات اندکی می کند (53 تا 56%). افزایش ماکسیمم غلظت Ni به صورت تدریجی رخ می دهد به صورتی که ماکسیمم از 1/11 تا 5/19 درصد در 5 تا 30 دقیقه با افزایش مینیممی کمتر از 1 at% بین 30 تا 120 دقیقه زمان حرارت دهی اتفاق می افتد. همان طور که در شکل 4b نشان داده شده مکان نواحی غنی از Cu و غنی از Ni حتی با رشد سطح اکسید با افزایش زمان حرارت دهی نسبتا ثابت باقی می ماند. در نواحی غنی از Cu که در حین حرارت دهی ایجاد می شود (شکل 3c-f) محتوی zr کاهش می یابدو این امر با مشاهدات قبلی درمورد جدایی این گونه ها در حین حرارت دهی دمای پایین در فیلم نازک [13] و توده ZCAN [21] تطابق دارد.
همان طور که در شکل 4b دیده می شود غلظت اکسید پس از 5 تا 30 دقیقه حرارت دهی به ترتیب به طور چشمگیری 2 تا 15 نانومتر افزایش می یابد و سپس بعد از 120 دقیقه به آرامی تا 17 نانومتر افزایش می یابد. بررسی های قبلی ZCAN BMG نشان می دهد اکسیداسیون سطحی در شرایط مورد مطالعه، از یک الگوی سهموی پیروی می کند [23]. یک خط‌چین در شکل 4b نشان داده شده که طول نفوذی سهموی d=√4Dt را تعیین می کند به طوریکه D ضریب نفوذ و t رمان نفوذ است. با تقریب مناسبی D=2.9e-20 m2/s داده های تجربی زمان حرارت دهی بین 0 تا 30 دقیقه را نوجیه می کند. این مقدار یک درجه بزرگی مقداری است که برای نفوذ Ni در ZCAN BMGبه دست آمد [24]. ارتباط نزدیک بین رشد اکسید و نفوذهای تجربی به دست آمده نشان می دهد همان طور که تحقیقات قبلی تایید کرده بود، اکسیداسیون سطحی در ابتدا به وسیله نفوذ معکوس Ni و یا Cu درZCAN BMG محدود می شود. باید دقت شود که طول نفوذ متناظر D=2.9e-20 در زمان 60 دقیقه برای گستره وسیعی از منطقه اکسید شده (تاریک) که در آنالیز HAADF در بالا وجود دارد (شکل 1C) سازگار است و نشان می دهد اکسیداسیون جانبی نیز ممکن است با نفوذ Ni و یا Cu در فیلم کمترل شود.
در زمان های حرارت دهی بین 30 تا 120 دقیقه رشد ضخامت اکسید از حالت سهموی منحرف می شود که نشان دهنده این است که اکسیداسیون ممکن است به وسیله نفوذ یک ماده دیگر مانند Zr محدود شده باشد. رشد اکسید بین 30 تا 120 دقیقه را می توان به خوبی با رابطه خطی تقریب زد و در نتیجه یک نرخ رشد اکسید برابر 0.032 nm/min به دست می دهد. این نرخ رشد با مطالعات قبلی اکسیداسیون فلز Zrتطابق دارد [25]. در مطالعات قبلی اکسیداسیون Zr را می توان به دو رژیم سریع ابتدایی و به دنبال آن یک رژیم آرام تر نسبتا خطی تقسیم کرد. برای 30 درجه این انتقال در نزدیکی 40 دقیقه رخ داد و نرخ رشد برای زمان بیشتر از 40 دقیقه حدود 0.03 nm/min بود [25]. هم زمان انتقال و هم نرخ رشد با مطالعه حاضر تطابق دارد و نشان می دهد رشد اکسید در زمان های حرارت دهی بیشتر (30 تا 120 دقیقه) ممکن است با نفوذ بیشتر Zr کنترل شود.
براساس تئوری های رشد اکسید کنترل شده میدان الکتریکی می توان رفتار اکسیداسیون دده شده را بیشتر توصیف کرد [26]. می توان گفت اختلاف پتانسیلی در لایه بین اکسیژن سطحی جذب شده و فلز یجاد می شود و این میدان الکتریکی به وجود آمده موجب نفوذ کاتیون ( در این مورد Zr) در اکسید در حال رشد می گردد. نیروی محرکه این رشد موجب حفره الکترونی در طول لایه اکسید می شود که تا رسیدن به یک ضخامت بحرانی مه درآن افت رشد اکسید رخ می دهد، به صورت نمایی با فاصله کاهش می یابد. بزرگ تر بودن ضخامت اکسید در این مطالعه (15 نانومتر) در مقایسه با مطالعه قبلی فلز Zr(2.5 نانومتر) را می توان با کمتر بودن فشار اکسیژن در مطالعه قبلی (PO2=2e-6 pa) و یا تفاوت ترکیب فلز توجیه کرد [25]
حال مشاهدات خود درمورد ناهمگونی ترکیبی که در طول مراحل ابتدایی اکسیداسیون حرارتی فیلم های نازک ZCAN مشاهده شد را به طور خلاصه بیان می کنیم. حرارت دهی در دمای 300 درجه موجب مهاجرت اکسیژن پیوندی در طول لایه نشانی توده فیلم ZCAN حتی در زمان های کوتاه می شود. به طور مشابه ضخامت لایه اکسید زیاد می شود. در ابتدا Zr و Al در سطح فیلم در دسترس است در نتیجه تشکیل اکسید توسط نفوذ معکوس Cu و Ni محدود شده و منجر به رشد سریع اکسید در زمان کمتر از 30 ذقیقه می شود. رشد در این رژیم ممکن است با مهاجرت کاتیون های zr به سطح اکسید از طریق میدان الکتریکی لایه اکسید بیشتر شود. جابجایی Cu و Ni منجر به افزایش این گونه ها در سطح مشترک اکسید- فیلم می شود. Ni به علت نفوذ بهتر نسبت به Cu راحت تر جابجا می شود [27] و این امر موجب ایجاد لایه اکسید مجاور می شود. در زمان های بیشتر از 30 دقیقه مقدار بیشتری از فلز Zr در نزدیکی سطح فیلم اکسید می شود و رشد توسط نفوذ Zr محدود می شود که در نتیجه نرخ رشد با اکسیداسیون فلز Zr کنترل می شود [25]. پیشنهاد شده با اکسیداسیون که لایه چگالی از ZrO2 تشکیل می شود و همان طور که فلز Zr در اکسیداسیون مصرف می شود لایه ای غنی از مس در زیر تشکیل می شود. از آن جا که این مطالعات در دمای اتاق انجام شد رشد چشمگیری در لابه ZrO2 دیده شد.

4. نتیجه گیری
اکسیداسیون حرارتی فیلم نامتبلور فلزیZCAN برای زمان های کوتاه (کمتر از 60 دقیقه) و دماهای پایین (300 درجه) منجر به ناهمگونی های چشمگیری در دو جهت عمودی و افقی می گردد. ما دریافتیم که بدون توجه به شرایط اکسیداسیون مورد مطالعه فیلم ها نامتبلور باقی می ماند. پیوند اکسیداسیون حین لایه نشانی می تواند به پایداری فاز نامتبلور کمک کند اما ما دریافتیم که حتی در مراحل ابتدایی حرارت دهی، اکسیژن بسیار متحرک است. نفوذ سریع اکسیژن در فیلم ZCAN ممکن است منجر به ناپایداری خواص ماده و دستگاه شود. مراحل ابتدایی اکسیداسیون سطحی با مطالعات قبلی تطابق دارد اما ما مشاهده کردیم که شرایط مرزی منحصر به فرد فیلم های نازک منجر به تفاوت هایی در خواص اکسیداسیون فیلم های ZCAAN می شود. این بررسی جزئی نقش نفوذ هرگونه فلزی، چشم اندازی درمرد مراحل ابتدایی فرایند اکسیداسیون سطحی به دست می دهد که انتظار می رود در تعیین پایداری فیلم های نازک ZCAAN برای بسیاری از کاربردها مفید واقع شود.

مقالات انگلیسی و ترجمه های فارسی رایگان با فرمت PDF آماده دانلود رایگان میباشند

همچنین ترجمه مقاله با فرمت ورد نیز قابل خریداری و دانلود میباشد

مقاله انگلیسی رایگان (PDF)

ترجمه فارسی رایگان (PDF)

خرید ترجمه با فرمت ورد

فهرست مقاله:

چکیده
1- مقدمه
2 آزمایش
2-1 دستگاه ها و معرف ها
2-2 تعیین مشخصات
2-3 تهیه نانوذرات مغناطیسی
آزمایشات جذب
آزمایشات دفع
نتایج و بحث
3-2-2 سینتیک جذب
3-2-3 ایزوترم های جذب سطحی
3-2-4 بازیافت جاذب
4-نتیجه گیری

بخشی از ترجمه فارسی مقاله:

1- مقدمه
رنگ یکی از مهم ترین آلاینده های شناسایی شده در میان آلاینده های فاضلاب حاصل از نساجی می باشد. در عین حال،رنگ های آلی یا ارگانیک به طور گسترده ای در صنایع نساجی، کاغذ، چاپ، عکاسی رنگی،دارویی،چرم،محصولات آرایشی،پلاستیک وسایر صنایع استفاده می شود.بسیاری از این رنگ ها سرطان زا، موتاژنیک و تتراژنیک هستند و از این روی برای انسان، میکرو ارگانیسم ها و ماهی ها سمی هستند. حذف رنک ها از فاضلاب از نظر محیط زیستی اهمیت دارد(2). تا کنون فناوری مختلف از جمله جذب، انعقاد، فلوکوله شدن، فرایند اکسیداسیون پیشرفته،اوزوناسیون، فیلتراسیون ممبران و تصفیه بیولوژیک برای حذف رنگ ها از فاضلاب پیشنهاد شده اند(3-4). جذب یک روش جذاب برای حذف رنگ آلی به دلیل هزینه پایین آن است. از این روی بسیاری از جاذب ها نظیر کربن فعال، کائولین، رس مونت موریلونیت، گل قرمز، رس آجر پزی و. غیره قادر به رنگ زدایی فاضلاب می باشند. به عنوان یک جاذب، نانو مواد مغناطیسی با سطوح بزرگ ، خواص مغناطیسی منحصر به فرد و هزینه پایین، به یک ابزار مهم در زمینه های مختلف تبدیل شده اند. چون نانوذرات Fe3O4 زیست سازگار، با سمیت کم تر، به آسانی قابل سنتز، اقتصادی و سازگار با محیط زیست هستند، بسیاری از جاذب ها از طریق اصلاح نانوذرات Fe3O4 با ترکیبات الی متنوع تولید شده اند. با این حال تعداد کمی از مقاله هاجذب رنگ ها را با ذرات مغناطیسی کراس لینک شده با اسید آمینه نشان داده اند.
در این مطالعه ما به بررسی سنتز و رفتار جذب نانوذرات مغناطیسی Fe3O4 اصلاح شده با پلی لیزین و 3-گلیکوزید اکسی پروپیل تری متوکسیلین پرداختیم. نانوذرات مغناطیسی با طیف های مادون قرمز، میکروسکوپ الکترونی عبوری، انکسار اشعه ایکس، تحلیل ترموگراویمتری و طیف سنج فوتوالکترون اشعه ایکس مشخص شدند. برای درک مکانیسم جذب MNP، ما به بررسی ظرفیت جذب آنیونی Fe3O4@GPTMS@P-Lys به صورت تابعی از زمان، غلظت رنگ و اسیدیته پرداختیم.MNP می تواند به طور موثری رنگ های آمیونی از جمله متیل بلو، اورانژ، آمارانث و قرمز اسیدی 18 از محلول آبی حذف کرد.
آزمایش
2-1 دستگاه ها و معرف ها
همه معرف ها دارای گرید تحلیلی بودند و بر اساس توصیه های کارخانه استفاده شدند. فریک کلرید، فروز سولفات، پلی لیزین، انیدروز سدیم کربنات و چهار رنگ آلی شامل قرمز اسیدی18، اورانژ، متیل بلو، آمارانث از سینوپرهام خریدتری شد. سدیم هیدروکسید و تولوئن از شرکت نیامچین خریداری شد.
2-2 تعیین مشخصات
اندازه ذرات و ویژگی های ریخت شناسی MNP ها با TEM مشخص شد. طیف های مادون قرمز با طیف سنج مادون قرمز نزدیک Bruker VERTEX 70 FT-IR تشخیص داده شدند. خواص مغناطیسی MNP با یک مغناطیس سنج تحلیل شدند. آنالیز گراویمتری در دمای 10 درجه در دقیقه زیر چریان نیتروژن انجام شد. آنالیزور انکسار اشعه ایکس Bruker D8 Advance با تابش Cu Ka برای اندازه گیری انکسار اشعه ایکس استفاده شد. مقادیر اسیدیته با پی اچ سنج PHS-3C اندازه گیری شد. طیف سنج UV-4100 برای تعیین غلظت رنگ های آلی در محلول استفاده شد. پتانسیل زتای مواد با PALS اندازه گیری شد. سطح مقطع ویژه و توزیع ذرات منفذی با نالیزور سطح مقطع و تخلخل اندازه گیری شد.

بخشی از مقاله انگلیسی:

1. Introduction

Dye is one of the most significant identified contaminant among the various pollutants of wastewater because of its high toxicity and possible accumulation in the environment. At the same time, organic dyes are extensively used in various branches such as textile, paper, printing, color photography, pharmaceutical, leather, cosmetics, plastic and other industries [1]. Many of these dyes are carcinogenic, mutagenic and teratogenic, so they are toxic to human, microorganisms and fish species. Removal of dyes from wastewater becomes environmentally important [2]. So far, several technologies, including adsorption, coagulation, flocculation, advanced oxidation processes, ozonation, membrane filtration and biological treatment, have been developed and implemented for the purpose of removing the dyes from wastewater [3,4]. Adsorption is an attractive method for the removal of organic dye because of its low cost [5]. Therefore, many adsorbents such as activated carbon [6], kaolin [7], montmorillonite clay [8], waste red mud [9], fullers earth and fired clay [10], were reported to decolorize wastewater. As adsorbent, magnetic nanomaterial possessing large surface areas, unique magnetic properties and low cost, has become an increasingly popular tool in various fields. Because Fe3O4 nanoparticles are biocompatible, low toxic, easily synthesized, particularly economic and environmental friendly [11], many adsorbents were synthesized through surface modification of Fe3O4 nanoparticles with diverse organic compounds. However, a few papers have reported on the adsorption of dyes by the magnetic particles cross-linked with amino acid until now. In our previous work, we reported four kinds of magnetic adsorbents for removing organic dyes [12–15]. The magnetic adsorbent modified with lysine (Fe3O4@GPTMS@Lys) could remove cationic and anionic dyes. However, the maximum adsorption quantity (qm) for anionic dye is below 100 mg/g [15]. In this work, Fe3O4 nanoparticles modified with poly-lysine (Fe3O4@GPTMS@P-Lys) could enhance the maximum adsorption capacity for various anionic dyes including methyl blue (MB), orange I (OR-I), amaranth (AM) and acid red 18 (AR-18) (Fig. 1), because the number of amino group influences qm for anionic dyes and poly-lysine contains much more amino groups than lysine. We have studied the adsorption isotherms, kinetics, desorption and reuse of the MNPs. Furthermore, the Fe3O4@GPTMS@P-Lys MNPs possess high surface areas which lead to higher adsorption capacity and strong superparamagnetic properties that can be handled in an external magnetic field [16].

2. Experimental

2.1. Apparatus and reagents All reagents were of analytical reagent-grade and were used as supplied. Ferric chloride (FeCl36H2O), ferrous sulfate (FeSO47H2O), poly-lysine, anhydrous sodium carbonate (Na2CO3) and four organic dyes acid red 18 (AR-18), orange I (OR-I), methyl blue (MB), amaranth (AM) were purchased from Sinopharm Chemical. Sodium hydroxide (NaOH) and toluene were from Tianjin Guangcheng Chemical. 3-Glycidoxypropyltrimethoxysilane (GPTMS) was from J&K Chemical. Aqueous solutions of organic dyes were prepared with deionized water. 2.2. Characterization The particle size and morphological characteristics of the MNPs were detected with a transmission electron microscope (TEM, JEM-1011). Infra-red (IR) spectra were recorded with an IR spectrophotometer Bruker VERTEX 70 FT-IR (Germany). The magnetic properties of the MNPs were analyzed by a vibrating sample magnetometer (VSM, JDM-13E). Thermo gravimetric analysis (TGA) involved use of an SDTQ600 thermo gravimetric analyzer (USA) at 10 C/min under nitrogen flow. A Bruker D8 Advance X-ray diffraction analyzer (Germany) with Cu Ka radiation was used for Xray diffraction (XRD) measurements. pH values were measured with a PHS-3C pH-meter (Tianyou, Shanghai). A UV-4100 spectro photometer (Hitachi) was used to determine organic dyes concentration in solution. Zeta potential of synthesized materials was measured with Zeta PALS (USA). The specific surface area and pore size distribution were performed with Surface Area and Porosity Analyzer (ASAP 2020 HD88). X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) was recorded on ESCALAB 250 (ThermoFisher SCIENTIFIC).

یک مطالعه مقایسه ای در مورد حذف سرب از پساب های صنعتی با استفاده از جذب آنها بر روی بنتونیت خام و اصلاح شده ایران (از منطقه اصفهان)

A comparative study on the removal of lead from industrial wastewater by adsorption onto raw and modified Iranian Bentonite (from Isfahan area)

Abstract

In recent years, Bentonite has attracted a lot of interest due to its potential applications and capability for removing heavy metals from aqueous solutions. This ability related to the high ionic exchange capacity and specific surface area. In this study, Iranian Bentonite obtained from Isfahan area was characterized by using X-ray diffraction, X-ray fluorescence, and IR spectroscopy. The effects of different parameters have been investigated on the adsorption of lead from aqueous solution such as contact time, metal concentrations, pH of solution, stirring speed, particle size, amount of Bentonite, and solid in comparison with liquid solution. Bentonite has been modified by NaCl and NH4Cl. As the equilibrium study and the Langmuir, Freundlich, Temkin, and Dubinin–Radushkevich (D–R) models have been used and examined. The correlation coefficients (r 2 ) of lead adsorption have been increased by modification of Bentonite for all models. In addition, the Langmuir model is the best one with correlation coefficient (r 2 ) more than 0.995 for description/adsorption process of lead, which is applied on raw Bentonite and modified Bentonite. The correspondence of Langmuir model for maximum adsorption capacity of raw Bentonite, NaCl–Bentonite, and NH4Cl–Bentonite is 79.3, 102.0, and 94.3 mg/g, respectively.

1 Introduction

Releasing of lead into the environment has detrimental effects on health. Unfortunately, there is a high risk of undesirable exposure and spread of this pollutant in the environment. It could be discharged into air, water, and soil by many industrial activities such as mining operation, manufacture of storage batteries, painting pigments, petroleum refining, automobiles, and cable covering. Toxicity of lead can cause various health conditions and diseases such as hypertension, nephritis, abdominal pain, constipation, cramps, nausea, vomiting, behavioral changes, learning disabilities, and cancers [1–3]. These diseases caused by lead can be interfered in biological processes which are related to interaction of lead with functional groups of biological molecules.

There are many methods for removing heavy metals from aqueous solution such as ion exchange, solvent extraction, reverse osmosis, chemical precipitation, adsorption, and membrane processes [4–6]. The adsorption method is one of the popular methods for removing of heavy metal from solution, which has been performed by two categories of synthesized and natural materials. The synthesized materials are active carbon [7], magnetic [8], zeolite [9], and natural minerals which contain mineral material, industrial, agricultural, and forest wastes. However, natural minerals such as Bentonite [10], Kolanite [11], and Zeolite [12] are widely applied in many fields of technology and science for removing heavy metals and organic pollutants from solution and gas.

Bentonite is volcanic clay. Montmorillonite is the main clay mineral constituent of Bentonite and belongs to Smectitic clay minerals with (Na, Ca)0.33 (Al, Mg)2Si4O10(OH)2·nH2O formula. Montmorillonite has layer structure with one octahedral coordinated layer of aluminum as the basic structural unit, which is sandwiched between two tetrahedral coordinated layers of silicon. The electrostatic interaction between these layers is a weak Van Der Waals force, which facilitates intercalation process. Net negative surface charge on the Bentonite due to the defect of crystal frame work that has been originated substitution of aluminum ion for silicon ion and magnesium or iron ions for aluminum in the tetrahedral sheets and octahedral sheets, respectively. The exchangeable cations such as H+ , Na+ , and Ca2+ on the layer surface are counterbalance charges of Bentonite [13].

In recent years, many papers have reported on the removal of heavy metal, dye, and other pollutants by using various types of Bentonite [13–16]. In addition, the ability of adsorption of many metals such as Cd, Zn, Fe, Hg, Cr, Cu, Mn, and Pb onto Bentonite has been well recognized [16–18].

The literature survey shows that Bentonite is one of the significant adsorbent to remove and to separate lead from solution, because it has high cation exchange capacity (90–120 meq/g), high elasticity and plasticity, low cost, easy handling, abundance as an adsorbent, and easy refining [19]. In the last two decades, the removal of lead from wastewater has been studied considerably [20]. The removal of lead from aqueous solution with Bentonite has been reported since 1993 [21]. After this mentioned time, various types of raw and modified Bentonite have been used as adsorbent to remove lead [22–26] (Table 1).

Bentonite has been modified by 8-hydroxy quinoline [27], sodium tetra borate [28], acid activated Bentonite (AAB) [29], sodium compounds [30], iron oxide and magnesium oxide [23], and 4-aminoantipyrine [18] for removing lead. The best result of lead adsorption is related to 8-hydroxy quinoline-immobilized Bentonite with the adsorption capacity of 142.9 mg/g of lead [27].

Although these mentioned reports covered the subject well, Iranian Bentonite has not yet been studied very well for removing heavy metal (particularly for removing lead from aqueous solution). In this study, the main factors involved in the adsorption process and the determination of optimum conditions for reaching the best adsorption efficiencies were attained. The main purpose of this study is to investigate utilization of Iranian Bentonite (Isfahan area) to remove lead from aqueous solution. The adsorption isotherms models as Langmuir, Freundlich, Temkin, and Dubinin–Radushkevich (D–R) have been investigated for lead adsorption process into Iranian Bentonite.

نقش چینش اتمی در ایجاد حالت وادارندگی بالا در آلیاژهای آهن-کبالت-وانادیوم

On the Role of Atomic Ordering in the Formation of a HighCoercivity State in Iron–Cobalt–Vanadium Alloys

Abstract

Processes that occur in the iron–cobalt–vanadium alloy with 52% Co and 7% V (vicalloy) upon heating to 1000°C and cooling have been studied by the dilatometric and magnetometric methods. It has been found that upon heating two phase transitions occur in the alloy, namely, B2type atomic ordering in the α phase and a polymorphic α γ transformation, whose temperature intervals differ considerably. An analysis of the dependences of the coercive force and the hardness of the alloy on the annealing temperature has shown that the maximum magnitudes of these parameters correspond to the ordering temperatures in the α phase. There was made an assumption that the magnetization reversal process in the alloy tested is related to the displacement of ferromagnetic domain walls and their pinning at the boundaries of antiphase domains ordered by the B2 type.

1 Introduction

The magnetic alloys of the iron–cobalt–vanadium system with 50–52% Co and 5–13% V revealed in the first half of the 20th century, which are called “vical loy” [1], belong to the group of magnetically hard materials. Depending on the amount of vanadium, the coercive force of the alloys varies between 4.0 and 24.0 kA/m, the residual induction is between 1.25 and 0.6 T [1, 2].

A distinguishing feature of vicalloys is their high plasticity, which allows one to obtain the aboveindi cated magnetic properties in metallic ribbons up to 100 μm thick. This fact, along with the high tempera ture stability of magnetic characteristics, makes the vicalloys virtually irreplaceable for producing active parts of rotors of synchronous hysteresis motors (SHM) [3]. The dependence of the coercive force of the alloys on the vanadium concentration allows using them for producing a wide assortment of the SHMs with working fields of 4–24 kA/m [4].

A large number of studies has been devoted to the investigation of the nature of a highcoercivity state in the vicalloys [5–8]. Today, the most widespread notion is the one, according to which a high coercive force of these alloys is related to the forward and reverse α γ transformations. The hightemperature fcc phase transforms into a bcc phase either upon air cooling from 1000°C (alloys with 5–9% V) or upon plastic deforma tion to no less than 80% (alloys with 10–13% V). The subsequent tempering in the temperature range of 550–670°С leads to a partial α γ transformation, which results in the formation of a twophase struc ture, in which disperse (probably, singledomain) regions of the ferromagnetic α phase are surrounded with the paramagnetic γ phase.

According to the existing magnetichysteresis the ory [9], the magnetization reversal in an ensemble of singledomain particles is realized by the magnetiza tionvector rotation, and the magnitude of the coer cive force is determined by the energy of stray fields of the particle. Generally, such mechanism of magnetiza tion reversal is typical of many magnetically hard alloys, in particular, of the alloys of Fe–Ni–Al–Co–Ti (YuNDKT) [10, 11] and Fe–Cr–Co (KhK) [12, 13] systems.

In addition to the polymorphic α γ transfor mation, atomic ordering in the α phase occurs in these alloys upon heating, with the formation of a В2 super structure. This fact was mentioned in [5], and the existence of ordering was testified by neutron diffrac tion in [7, 8] for the alloy containing 10.5% V.

However, it was not possible to unambiguously evaluate the role of atomic ordering in the formation of a highcoercivity state of the vicalloys, since in the alloy chosen for experiments in [7, 8] the temperature intervals of ordering and α γ transformations coincided. In this work, the effect of atomic ordering on the coercive force was studied on the alloy with 7% V, the temperature intervals of atomic ordering and poly morphic transformation in which differ considerably, as will be demonstrated below.